为什么负压大会导致汽轮机润滑油箱油位持续下降？

汽轮机润滑油箱在润滑油系统中起着储存润滑油，分离油中空气、水分和杂质的作用。为了确保向汽轮机各轴承正常供油，防止汽轮机轴承断油烧损等事故，必须保证润滑油箱内存储一定量的润滑油[1]。润滑油箱油位也是机组运行安全的重要监视参数之一。大型机组更要求设置“润滑油箱油位低停机”保护，保证机组在事故情况下安全停运。      
   

然而，在实际生产中，经常遇到润滑油箱油位下降的情况。由于润滑油箱油位下降原因较多，加之系统复杂，且大部分设备都集装在润滑油箱内，解决起来比较困难，给生产运行带来较大困扰。本文针对某电厂汽轮机运行中润滑油箱油位下降问题进行分析，并提出解决方案，为类似故障的解决提供参考。      

       

1  设备概况      

       

某电厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的NZK100-9.32/535型直接空冷凝汽式汽轮机。润滑油系统由汽轮机主轴驱动的主油泵、冷油器、射油器、溢油阀、顶轴装置、盘车装置、排烟系统、油箱、启动油泵、交流润滑油泵、直流事故油泵、油位指示器、油压降低保护装置、油净化系统以及连接管道、阀门及各种监测仪表等构成。其中润滑油箱采用集装方式，将润滑油系统中的大量设备集中布置在油箱内，以便于运行及监视。润滑油供油系统为密闭系统，回油回到组合油箱后，通过滤网及其他净化系统后再供给润滑油系统。      

     

2  润滑油箱油位下降情况      

       

该电厂自2017年3月以来，1号汽轮机润滑油箱油位出现无规律持续下降现象，且在油箱油位变化过程中，远传油位与就地油位完全一致。油位变化数据如表1所示。      

       

     

3  原因分析      

       

针对上述问题，决定利用鱼骨分析法对润滑油箱油位下降的原因进行分析，相应的鱼骨图如图1所示。按照图1对可能造成润滑油箱油位下降的原因逐一进行排查。      

     

3.1  油位计故障      

汽轮机润滑油箱上只安装1个顶装式磁翻板油位计。该油位计由本体（由上、下导管组成）、翻板箱（由红、白双色磁性小翻板组成）、浮子（由磁体、顶杆、浮球组成）及油位变送器等组成，其结构如图2所示。其工作原理为：容器内的浮球在下导管内随油面高度的变化而上下浮动，磁体通过顶杆在上导管内移动，利用磁力使翻板翻动。油位变送器将油位信号传送至控制中心进行远传油位指示[2-3]。      

     

远传油位信号来自就地油位计，远传油位与就地油位来源于同1套测量装置，因此，当油位计出现问题，则2个油位显示值都不准确，2个油位无对比价值。因远传油位与就地油位一致，且数值呈连续变化趋势，所以排除油位计本体、翻板箱、油位变送器故障及浮球和磁体在导管中卡涩坐死的可能。如果浮球破裂，润滑油会进入浮球内部，浮球完全沉入润滑油中，直至油位计上导管中的磁体下行至限位标牌处，而且不会因向润滑油箱内补充润滑油而重新浮起来。因此，浮球破裂的可能性也被排除。      

       

3.2  系统泄漏      

汽轮机润滑油系统供、回油管道采用套管形式，即在供油管道外部套装回油管道。经过查找，回油管道上未发现漏点；取样化验冷油器冷却水回水，未发现润滑油成分。切换冷油器运行，发现润滑油箱油位仍然下降；检查机房负零米管沟内润滑油非压力油管道，未发现泄漏点；检查机组各轴承油挡漏油情况，也未发现有润滑油外漏现象。      

       

3.3  系统内阀门内漏      

检查润滑油箱取样阀、放水阀，两阀门开关灵活，关闭严密；解开润滑油箱事故放油阀后法兰查看，油阀关闭严密，不存在任何内漏现象。      

       

3.4  环境温度及润滑油温变化      

环境温度的变化会对润滑油密度产生一定的影响，从而引起润滑油箱油位的变化。但润滑油箱油位应随环境温度或润滑油温的变化交替出现升高和下降现象，而非实际表现的一直呈下降趋势。机组运行期间，润滑油温保持在38~40 ℃，未发生油温大幅波动现象；且环境温度对润滑油密度的影响极其有限，不可能引起润滑油箱油位的持续下降。      

       

3.5  润滑油外排      

机组正常运行中，润滑油外排的操作有：主油箱定期底部放水、油质化验定期取样和通过排烟风机外排[4]。在油箱油位下降期间，润滑油水分维持在26~40 mg/L，并未对润滑油箱进行放水操作；每周安排1 次润滑油油质分析，取润滑油量为200 mL/次，不足以引起油箱油位的持续下降。因润滑油水分含量在合格范围内，在此期间油净化装置采取间断方式运行，每天只运行2 h，且装置运行平稳，并未发生油净化装置漏油的现象。排油烟管道上升段冷凝后的润滑油经回流管回至润滑油箱内，且排油烟量并不大，因此也不存在润滑油外排现象。      

       

3.6  回油管道及回油滤网堵塞      

润滑油系统回油套管直径最小处为133 mm，最大处达762 mm，回油管道堵塞的可能性较小，且从各轴承箱回油窗口观察，回油状态良好，未发现有回油停滞的现象。回油滤网安装在润滑油箱上部靠近油箱人孔处，与回油管相连接。通过润滑油箱人孔可以清楚看到回油滤网回油通畅，不存在堵塞现象。      

       

3.7  润滑油箱内部压力变化      

在查看回油滤网堵塞情况时，打开润滑油箱人孔，发现润滑油箱油位快速上升，由-170 mm快速上升至100 mm；封上人孔后，油箱油位由100 mm快速下降至-60 mm。据此现象推断，是润滑油箱内部压力变化引起润滑油箱油位的变化。按照运行规程要求，要及时调整各轴承箱抽空气风门及排油烟风机出、入口挡板，使机组各轴承箱及润滑油箱内形成98~196 Pa的真空，目的是排除机组运行时因轴承摩擦耗功和转动部件的鼓风作用而使润滑油受热分解所产生的油烟及油挡环等处漏入的空气和水蒸气。该电厂1号汽轮机润滑油箱顶部安装了1块量程为-0.1~0.3MPa、精度等级为1.6的双向压力表。该压力表无法精确显示润滑油箱及各轴承箱内的真空值，在开关轴承箱各风门及排油烟风机出、入口挡板时，润滑油箱上的压力表几乎没有变化。      

如果各轴承箱抽空气风门开度过大，则经油挡环漏入轴承箱的空气量就会增加。漏入的空气溶解到润滑油中，经回油管道进入润滑油箱。润滑油箱内呈负压状态，润滑油表面的空气分压力较低，溶解在润滑油内的空气会从润滑油中析出，在润滑油表面形成大量的油烟气泡，消耗了部分润滑油。      

因油烟气泡无法将油位计浮球浮起来，所以测量显示的油箱油位出现下降现象。另外，排油烟风机的出、入口挡板开度越大，润滑油箱内的空气压力越低，润滑油表面的空气分压力就越低，形成的油烟气泡的数量越多，消耗的润滑油量也越多，这样油箱油位也会表现为逐渐下降的现象[5]。但在打开润滑油箱人孔时，油箱内空气压力增加，油烟气泡会瞬间破裂，导致润滑油表面的空气分压力也增加，从润滑油中析出的空气量减少，形成油烟气泡的数量和速度开始放缓，因此油箱油位开始上升。通过以上原因排查，最终确定润滑油箱油位下降是润滑油箱内真空过高所致。      

       

4  解决措施      

       

基于上述分析，检查汽轮机排油烟风机出、入口挡板开度及各轴承箱抽空气风门开度情况并进行处理，具体如下。      

（1） 检查发现机组1号、2号轴承箱抽空气风门全开，3号轴承箱抽空气风门开度在2/3处，立即将各轴承箱抽空气风门开至1/3处；      

（2） 检查发现排油烟风机入口挡板开至2/3处，出口挡板开度在4/5处，将排油烟风机出、入口挡板开至1/3处。      

在上述的操作过程中，发现润滑 ） 油箱油位逐渐由-130 mm缓慢上升至10 mm。经72 h运行观察，润滑油箱油位再未出现下降现象，且油位指示平稳。至此，润滑油箱油位下降的问题得以解决。      

       

5  建议      

       

为杜绝此类润滑油箱油位下降问题再次发生，建议做好以下几点：      

（1） 更换润滑油箱顶部安装的真空压力表，以精确显示润滑油箱内的真空值。建议采用0.1级以上数字绝压真空表。      

（2） 增加润滑油箱油位测量装置，使远传与就地油位测量装置相互独立。出现油位变化时，及时排查油位计故障。建议采用测量准确度较高的雷达油位计或超声波油位计。      

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